特許 5793430 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5793430

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20150928BHJP

   F25B 41/06 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/04 A

   F25B41/06 U

【請求項の数】6

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-517(P2012-517)

(22)【出願日】2012年1月5日

(65)【公開番号】特開2013-139853(P2013-139853A)

(43)【公開日】2013年7月18日

【審査請求日】2014年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 竜也

(72)【発明者】

【氏名】原田 貴雄

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２７５１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０４４１７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２１１９２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／０４

Ｆ２５Ｂ ４１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室及びその内部に形成された弁座を有する弁本体と、
前記弁座に対して接離する弁体と、
弁本体の上部に固着されるキャンと、
キャンの内部に回転自在に装備されるロータと、
キャンの外部に装備されるステータと、
ロータにより駆動されて前記弁体を操作するねじ機構と、
前記弁体を開弁方向に付勢するコイルバネとを備え、
前記コイルバネは、前記弁本体と前記弁体との間に配設される引張りバネであることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記コイルバネの両端は、前記弁本体及び前記弁体のそれぞれに形成されたねじ部に螺合してとりつけられることを特徴とする請求項１記載の電動弁。

【請求項3】

前記コイルバネは、前記弁本体の上部に固定されるねじ軸受けと前記弁体との間に配設されることを特徴とする請求項１記載の電動弁。

【請求項4】

前記コイルバネの両端は、前記ねじ軸受け及び前記弁体のそれぞれに設けられるねじ部に螺合されてとりつけられる請求項３記載の電動弁。

【請求項5】

前記ねじ部は、外ねじ部であることを特徴とする請求項２又は４記載の電動弁。

【請求項6】

前記コイルバネは、密着バネであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、空気調和機の冷媒の流量を制御するのに用いられる電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１は、この種の空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁を示し、冷媒等の流体の流量を調整する機能を有し、通常、弁室及び弁座を備えた弁本体と、弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えている。キャンの内側にはロータが内蔵され、キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されている。

【0003】

ロータの回転出力は、減速機構により減速され、ねじ軸に伝達される。ねじ棒は、弁本体の上部に固着されたねじ軸受に螺合しており、ねじ軸はねじ機構により軸線方向に移動する。
ねじ軸の移動は、弁体に伝達され、弁体は弁本体に形成された弁座との間を開閉して流量を制御する。

【0004】

弁体は、コイルバネにより常に開弁方向に付勢されて、ねじ軸に常時当接している。
棒状の弁体は、弁室内に設けられた円筒形状のバネケース内に摺動自在に挿入されている。
バネケースは、上部が大径部で下部が小径部の２段の円筒形状を有し、下部の小径部で弁体をガイドする。コイルバネは、バネケースの大径部に挿入される。コイルバネの上端部は弁体の上部のフランジ部に当接し、下端部はバネケースの大径部の底部に当接する。
コイルバネは圧縮バネであって、弁体を常時開弁方向に付勢している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２７５１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した従来の電動弁にあっては、バネケースは弁体の外周部を囲うので、弁本体の径寸法はバネケースを収納するために大きな寸法を必要とする。このために電動弁全体を小型化することが困難であった。
そこで本発明の目的は、バネケースを省略することができる電動弁を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の電動弁は、弁室及びその内部に形成された弁座を有する弁本体と、前記弁座に対して接離する弁体と、弁本体の上部に固着されるキャンと、キャンの内部に回転自在に装備されるロータと、キャンの外部に装備されるステータと、ロータにより駆動されて前記弁体を操作するねじ機構と、前記弁体を開弁方向に付勢するコイルバネを備え、前記コイルバネは、前記弁本体と弁体との間に配設される引張りバネであることを特徴とする。

【0008】

好ましい態様では、前記コイルバネの両端は、前記弁本体及び前記弁体のそれぞれに形成されたねじ部に螺合してとりつけられる。

【0009】

他の好ましい態様では、前記コイルバネは、前記弁本体の上部に固定されるねじ軸受けと前記弁体との間に配設される。

【0010】

他の好ましい態様では、前記コイルバネの両端は前記ねじ軸受け及び弁体のそれぞれに設けられるねじ部に螺合されてとりつけられる。

【0011】

他の好ましい態様では、前記ねじ部は、外ねじ部であることができる。
さらに他の好ましい態様では、前記コイルバネは、密着バネであることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の電動弁は、上述した手段を備えることにより、バネケースを省略することができると共に、弁体を開弁方向に付勢するコイルバネを弁体上部からアクチュエータ側（換言すればキャン側）に配置することができる。したがって、部品点数の削減と共に、当該電動弁全体の小型化を図ることができる。
さらに、弁室内にバネケースが配置されないので、圧損の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例の電動弁をステータを省略して示す断面図（閉弁状態）。

【図2】本発明の一実施例の電動弁をステータを省略して示す断面図（開弁状態）。

【図3】本発明の一実施例の電動弁の要部の部品図。

【図4】図３の要部の詳細図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、本発明の一実施例の電動弁をステータを省略して示す断面図である。
ステータを省略して示す電動弁１は、円筒形状の弁本体１０を有する。弁本体１０は後述する弁体８０が挿入される弁室１０ａを兼ねる内径部１１を備え、内径部１１に連続して同軸線上に第１の通路１３が形成され、第１の通路１３の第２の通路１６側の出口に弁座１４が設けられる。
第１の通路１３とこれに直交するように弁本体１０の側面に設けられた第２の通路１６には、それぞれ配管２０と配管２２が接続される。この第１の通路１３又は第２の通路１６から当該電動弁１内に流体（冷媒）が流入し、第２の通路１６又は第１の通路１３から流体が流出する。

【0015】

弁本体１０の上部には円盤状の取付基板３０が固着され、取付基板３０の上部には円筒状のキャン４０がとりつけられる。キャン４０の外周部には従来例で示したステータ（図示せず）が装備される。
キャン４０の内側にはシャフト５１を介してロータ５０が回転自在に装備される。ロータ５０の回転力は減速機構５２により減速されて出力軸５４に伝達される。減速機構５２は、この例においては不思議遊星歯車機構とされている。出力軸５４は平溝５５を有し、ねじ軸６０の平板６１がこの平溝５５に挿入されて、ねじ軸６０は出力軸５４の回転力を受けて回転駆動される。

【0016】

弁本体１０の上部には段付きの円筒状のねじ軸受け７０が挿入され、カシメ部Ｋ_１により弁本体１０に対して固定される。ねじ軸受け７０は雌ねじ部７２を有し、これにねじ軸６０の雄ねじ部６２が螺合する。出力軸５４によりねじ軸６０が回転駆動されると、ねじ軸６０は軸線方向に移動し、この移動はボール６４を介して弁体８０の頂部に支持されたボール受け６６に伝達される。ねじ軸６０及びねじ軸受け７０は、ねじ機構を構成している。

【0017】

ボール受け６６は弁体８０に支持されているので、ねじ軸６０の移動により弁体８０は軸線方向に移動してテーパー面８２が弁座１４との間の流体の通路を開閉して弁機能を発揮する。また、ボール６４の作用により、ねじ軸６０は回転しながら昇降するが、弁体８０は回転せずに昇降する。内径部１１内の流体は、弁本体１０に設けた均圧孔１７を通ってキャン４０内に送られ、均圧を図る。

【0018】

弁体８０は内径部１１に対して摺動する大径部８４を有し、弁体８０をガイドする。
ねじ軸６０は弁体８０を開弁方向に引き上げる機能は持たないので、コイルバネ９０を配設して弁体８０を開弁方向に付勢する。本発明の電動弁にあっては、弁本体１０の内径部１１に直接にコイルバネ９０を配置してバネケースを省略している。

【0019】

図３は、コイルバネ９０と、コイルバネ９０の上下端部がとりつけられるねじ軸受け７０と弁体８０のとりつけ構造を説明する部品図である。
本発明に使用されるコイルバネ９０は、自由状態では密着状態となるいわゆる密着バネである。

【0020】

ねじ軸受け７０は、弁本体１０の上端部に挿入されるフランジ部７４を有し、円筒状のねじ軸受け７０のフランジ部７４の直下に外ねじ部（雄ねじ部）７６が設けられる。この例においては、外ねじ部７６のねじピッチは、自由状態であるコイルバネ９０のピッチと同一に設定されている。この外ねじ部７６にコイルバネ９０の上端部９２を螺合してコイルバネ９０の上端部９２をねじ軸受け７０に対してとりつける（係止する）。

【0021】

弁体８０も同様に、大径部８４の上部の円筒部に外ねじ部（雄ねじ部）８６が設けられる。この例においては、この外ねじ部８６のねじピッチも、自由状態であるコイルバネ９０のピッチと同一に設定されている。この外ねじ部８６にコイルバネ９０の下端部９４を螺合してコイルバネ９０の下端部９４を弁体８０に対してとりつける（係止する）。

【0022】

このようにして、組立てられた状態にあっては、ねじ軸受け７０のフランジ部７４より下側に形成された円筒部の長さと、弁体８０の大径部８４より上側の円柱部の長さの和が、自由状態であるコイルバネ９０の全長寸法よりも大きく設定されているので、コイルバネ９０の全長は少量の長さだけ伸長されて、引張りバネ力を発生させる。
この組立て部品を弁本体１０の内径部１１の頂部に挿入し、カシメ部Ｋ_１により固定する。

【0023】

図４は、図３の要部の拡大図である。
コイルバネ９０は、ねじ軸受け７０と弁体８０に対して組付けられた状態にあってはその全長寸法Ｌ_１は、自由状態の全長寸法Ｌ_０に対して引き伸ばされている。この状態では弁体８０をねじ軸受け７０側に引き寄せるバネ力が発生している。

【0024】

すなわち、自由状態では密着バネであるコイルバネ９０は引張りバネとして機能して、弁体８０を常時開弁方向に付勢する。
また、コイルバネ９０の両端が外ねじ部７６、８６に螺合されて取り付けられるので、コイルバネ９０が引っ張られると、該コイルバネ９０の外径が小さくなって前記外ねじ部７６、８６を締めつけるように作用する。また、上述のように、弁体８０は回転せずに昇降する。したがって、コイルバネ９０を極めて簡単な手法によりねじ軸受け７０及び弁体８０に取り付けることができる一方、当該電動弁１の動作中（弁体８０の昇降中）にコイルバネ９０が外ねじ部７６、８６から外れるおそれもない。

【0025】

本実施例の電動弁にあっては、コイルバネ９０を弁体８０の外周部に装着し、コイルバネ９０を弁本体１０の内径部１１に直接に配置し、かつコイルバネを弁本体１０と弁体８０に取り付けたので、バネケースを省略することができる。また、これにより圧損を低減することができる。

【0026】

弁体８０の外径寸法は、電動弁が要求される弁の容量により決定される。
そこで、同一の容量が要求される弁体８０に対して弁本体１０の外径寸法を小さく設計することが可能となる。

【0027】

以上のように、本発明の電動弁にあっては、弁体を開弁方向に付勢するバネを引張バネとしたので、引張バネを弁体上部からアクチュエータ側（換言すればキャン４０側）に配置することができる。これにより、バネケースを省略して部品点数を削減し、かつ小型化を図ることができ、さらに圧損の低減を図ることができる。

【0028】

さて、前述の説明においては、ねじ軸受け７０に形成される外ねじ部７６、及び弁体８０に形成される外ねじ部８６のねじピッチは、それぞれ自由状態であるコイルバネ９０のピッチと同一に設定されるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、自由状態であるコイルバネ９０のピッチより大きくても良い。

【0029】

また、前述の説明においては、コイルバネ９０は自由状態では密着バネであるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、自由状態で密着しないものであっても良い。この場合、外ねじ部７６、８６のねじピッチは、コイルバネ９０のピッチと同一であっても良いが、該ピッチよりも大あるいは小であっても良い。

【0030】

さらにまた、コイルバネ９０の両端は、外ねじ部への螺合により取り付けられるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されることはなく、内ねじ部（雌ねじ部）への螺合により取り付けられても良い。すなわち、例えばねじ軸受７０のフランジ部７４の外周を円筒状に下方に延長してその内壁に内ねじを形成し、弁体８０の大径部８４の外周を円筒状に上方に延長してその内壁に内ねじを形成し、それぞれの内ねじにコイルバネ９０両端部を螺合するようにしても良い。

【0031】

さらにまた、コイルバネ９０の両端部の支持は、上記したような外ねじ部あるいは内ねじ部との螺合によることなく、他のいかなる手法によりなされても良い。

【符号の説明】

【0032】

１ 電動弁
１０ 弁本体
１１ 内径部
１３ 第１の通路
１４ 弁座
１６ 第２の通路
１７ 均圧孔
２０ 配管
２２ 配管
３０ 取付基板
４０ キャン
５０ ロータ
５１ シャフト
５２ 減速機構
５４ 出力軸
５５ 平溝
６０ ねじ軸
６１ 平板
６２ 雄ねじ部
６４ ボール
６６ ボール受け
７０ ねじ軸受け
７２ 雌ねじ部
７４ フランジ部
７６ 外ねじ部
８０ 弁体
８２ テーパー面
８４ 大径部
９０ コイルバネ
９４ 下端部
Ｋ_１ カシメ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】